DVA215 INFORMATION - KUNSKAP - VETENSKAP GRUNDLÄGGANDE VETENSKAPSTEORI

1. DVA215 INFORMATION - KUNSKAP - VETENSKAP GRUNDLÄGGANDE VETENSKAPSTEORI VETENSKAP: VERKLIGHET, OBSERVATIONER, BEGREPP, MODELLER, TESTER Gordana Dodig-Crnkovic Akademin för innovation, design och teknik, Mälardalens högskola

2. VÄRLDEN SOM INFORMATIONSNÄTVERK FÖR MÄNNISKAN VÄRLDEN MÄNNISKAN GRÄNSSNITT

3. Barnet föds med nervsystemet och hjärnan och förmågan att ta olika intryck från världen. http://www.alexeikurakin.org/ LÄRANDE OCH KUNSKAP Hebbs teori:"celler som avfyras tillsammans, sammankopplas"(eng. "cells that fire toghether, wire togher").

4. ORGANISMER MÄNNISKAN SOCIALA GRUPPER CELLER EKOLOGIER MOLEKYLER PLANETSYSTEM GALAXER ATOMER UNIVERSUM ELEMENTÄRA PARTIKLAR

5. REKURSIVA STRUKTURER Olika skalor bygger på varandra (elementära partiklar, atomer, molekyler, …universum)

6. FRAKTALER http://mathworld.wolfram.com/Fractal.html

7. Hur byggs upp kunskaper? VÄRLDEN SOM INFORMATION FÖR EN AGENT Bilden från: http://www.alexeikurakin.org

8. VI KAN INTE OBSERVERA HELA VÄRLDEN SAMTIDIGT – VI HAR SELEKTIV UPPMÄRKSAMHET http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=vJG698U2Mvo http://www.youtube.com/watch?v=qhF_baBVIOs “An agent interprets all the flow of external information in the framework of the paradigm system that already pre-exists in the mind at the moment of perception/interaction. “

9. KUNSKAPER SKAPAS AV INDIVIDER OCH FÖRS VIDARE AV SAMHÄLLET Bilden från: http://www.alexeikurakin.org

10. MÄNSKLIG KOGNITION ÄR ETT RESULTAT AV EVOLUTION. DJUR HAR OCKSÅ KOGNITION http://www.youtube.com/watch?v=F5t93VQmkpU http://www.youtube.com/watch?v=ofjo26O0z_o

11. APOR HAR ÄVEN KULTUR Apornas kultur: Japanska snöapor tvättar potatis http://www.youtube.com/watch?v=-euMlL9O1Kc http://www.youtube.com/watch?v=SSVF4CuXYno Intelligenta apor

12. ETT PARADIGMSKIFTE PÅ GÅNG Thomas Kuhn, The Structure of Scientific Revolutions, (De vetenskapliga revolutionernas struktur ), 1962 beskriver paradigmskiften inom vetenskapen - byte av vetenskapliga tankemönster och förebilder Det gamla vetenskapliga paradigmet var mekanistisk – värden som en mekanism, som ett mekaniskt urverk. Det nya paradigmet: världen som nätverk av nätverk, komplexa system, kaotiska system, icke-linjära fenomen, självorganisation (self-organization).

13. FYSIKENS VÄRLD OCH DEN FYSISKA VÄRLDEN Fysik är naturvetenskapen som handlar om materia - dess strukturer och förändringar (dynamik) genom de fundamentala krafter som verkar mellan dess beståndsdelar. Fysik studerar problem på alla storleksskalor, från de minsta beståndsdelarna på subatomär nivå (partikelfysik och kärnfysik) till universums struktur på den allra största skalan (kosmologi). Däremellan finns en rad forskningsfält som atomfysik, molekylfysik och fasta tillståndets fysik, mekanik, strömningsmekanik, elektromagnetism, termodynamik och plasmafysik, till rymdfysik och astrofysik. Biofysik och geofysik är exempel på tvärvetenskapliga forskningsfält med koppling till fysik.

14. HUR MYCKET VET VI OM UNIVERSUM? http://www.youtube.com/watch?v=ae9Kwfzh4T8A Measure of Everything (From Space to Atoms) http://www.youtube.com/watch?v=xmdIbp87KLg http://www.youtube.com/watch?v=bhofN1xX6u0 Materia definieras som allting som ytterst består av några få mest fundamentala enheterna som kallas för elementärpariklar och dess växelverkan. Den materia vi är i kontakt med består av atomer (i form av kemiska föreningar, blandningar eller rena grundämnen). Atomer består i sin tur av mindre partiklar, elementarpartiklar.

15. HUR MYCKET VET VI OM UNIVERSUM? Elementarpartiklar är materiens minsta beståndsdelar. Till elementarpartiklarna räknar man också de partiklar som är bärare av de fyra fundamentala krafterna i naturen. Elementarpartiklar studeras inom partikelfysiken, där de partiklar man för närvarande känner till beskrivs av den så kallade Standardmodellen.

16. FUNDAMENTAL VÄXELVERKAN - DE FYRA FUNDAMENTALA NATURKRAFTERNA

17. ELEMENTÄRA PARTIKLAR OCH FUNDAMENTAL VÄXELVERKAN http://en.wikipedia.org/wiki/Fundamental_interaction

18. HUR MYCKET VET VI OM UNIVERSUM? Materia har massa. Albert Einstein visade att massa och energi är ekvivalenta genom sin berömda formel E=mc², där E står för energi, m för massa, och c² för ljusets hastighet i kvadrat. Massa har en inbyggd attraherande fundamental kraft, gravitationen.

20. STRÄNGTEORI http://www.youtube.com/watch?v=_B0Kaf7xYMk&feature=player_embedded Strängteori är en modell inom fysiken som beskriver materiens allra minsta byggstenar. De fundamentala byggstenarna inom strängteorin är endimensionella vibrerande strängar, vilket innebär att de har en rumslig utsträckning till skillnad från tidigare fysikaliska modeller som baserades på punktlika (noll-dimensionella) partiklar. Genom att använda denna modell kan fysiker undvika vissa problem som annars uppkommer. Strängteori har ännu inte fått experimentell bekräftelse – inga förutsägelser som direkt kan testas experimentellt har kunnat göras hittills. http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/scale.html A SENSE OF SCALE

21. PROBLEM MED STRÄNGTEORI Lee Smolin: The Trouble with Physics: The Rise of String Theory, the Fall of a Science and What Comes Next Se också: String Theory and General Methodology Lars-Göran Johansson & Keizo Matsubara http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0912/0912.3160v1.pdf

22. VAD BESTÅR UNIVERSUM AV? Universums sammansättning enligt en analys av data från WMAP http://public.web.cern.ch/public/en/Science/Dark-en.html

23. HUR MÅNGA ELEMENTÄRPARTIKLAR? An Exceptionally Simple Theory of Everything is a preprint proposing a basis for a unified field theory, which attempts to describe all known fundamental interactions in physics, and to stand as a possible theory of everything. The preprint was posted to the physics arXiv by Antony Garrett Lisi in 2007,and was not submitted to a peer-reviewed scientific journal.´The title is a pun on the algebra used, the Lie algebra of the largest "simple," "exceptional" Lie group, E8. Garrett Lisi: A beautiful new theory of everything http://www.youtube.com/watch?v=y-Gk_Ddhr0M&feature=related

24. OLÖSTA PROBLEM INOM FYSIK Fysikens teoretiska modeller av verkligheten har avlöst varandra genom tiderna. I dag pågår sökandet av en modell som kan sammanfatta alla fenomen i universum - "teorin om allt". Som en del av detta sökande kommer man vid Large Hadron Collider (LHC) som är världens största partikelaccelerator, söka efter Higgspartikeln, för att visa att Higgsmekanismen är det sätt genom vilket olika elementarpartiklar får olika massa. (wiki) http://en.wikipedia.org/wiki/Unsolved_problems_in_physics

25. OLÖSTA PROBLEM INOM FYSIK De teoretiska försök som pågått i över ett halvt århundrade i syfte att förena kvantmekanik och generell relativitetsteori har ännu inte lyckats. De befintliga förslagen är M-teori, supersträngteori och loop-kvantgravitation. Många astronomiska och kosmologiska fenomen är ännu oförklarade, som till exempel det faktum att universum består av mycket mer materia än antimateria samt att den består till övervägande del av okänd mörk energi och mörk materia.

26. OLÖSTA PROBLEM INOM FYSIK Även inom den klassiska fysiken kvarstår teoretiska problem med fenomen som turbulens och kaos och andra icke-linjära fenomen. Biologiska strukturer och processer är fortfarande en utmaning (nätverkstrukturer och icke-linjära processer är typiska där). A strongly recommended book: Order out of chaos: Man's new dialogue with nature Ilja Prigogine & Isabelle Stengers

27. BYGGSTENAR, PROCESSER & COMPLEXITET: MORE IS DIFFERENT! http://www.physics.ohio-state.edu/~jay/880/moreisdifferent.pdf P. W. Anderson, More Is Different Science, New Series, Vol. 177, No. 4047 (Aug. 4, 1972), pp. 393-396

28. FYSIKENS VÄRLD SOM VI SER DEN IDAG http://www.snotr.com/video/3393LHC LARGE HADRON COLLIDER http://www.youtube.com/watch?v=SMgi2j9Ks9k&feature=relatedQuarks: Inside the Atom http://www.youtube.com/watch?v=Zr7wNQw12l8&feature=relatedJourney to the Edge of the Universe http://www.youtube.com/watch?v=hoLvOvGW3Tk&feature=relatedBlack Holes, Neutron Stars, White Dwars, Space and Time Black Hole Montage - NASA Galaxy Big Bang - PHJ Welcome to the Hubble Universe: Nebula & Galaxies: A Cosmic Journey

29. FYSIKENS VÄRLD SOM VI SER DEN IDAG Rekommenderas! http://www.youtube.com/watch?v=7ImvlS8PLIo&feature=SeriesPlayList&p=D62809AD452EDB98'A Universe From Nothing' by Lawrence Krauss, AAI 2009

30. MÄNNISKAN I CENTRUM ”Människan är alltings mått: måttet för det varande, att det är, och för det icke varande, att det icke är.” (Protagoras)

31. MÄNNISKAN I CENTRUM Vetenskapens gränser är nära relaterade till människans gränser – våra fysiska begränsningar som vi kringgår med hjälp av instrument (mikroskop, teleskop, accelleratorer och liknande) och våra kognitiva begränsningar som vi först måste inse och förstå (forskningen pågår just nu inom kognitiv vetenskap, neurovetenskap osv.) och sedan få fram datorer och programvara, robotar och liknande intelligenta system som kommer att hjälpa oss vidga och fördjupa vår förståelse av världen. http://www.wimp.com/journeymind/Vilayanur Ramachandran: A journey to the center of your mind, TED

32. GRUNDLÄGGANDE VETENSKAPSMETODIK Vetenskapsmetodologi – idéen om hur ideal vetenskap bör bedrivas.

33. KUNSKAP OCH OKUNSKAP Vissasaker vi vet inte och vi förståratt vi inte vet. En del saker vi tror at vi vet, fast det vi “vet” ärfel. Och en del saker vi anarinteensatt vi inte vet föratt de ärheltutanförvårvärldsbild. (ExempelvisvissteintegamlaGrekernaatt de intevissteattdetfannsantimateria.) Svårasteokunskaperär de under (2), för de kräver en aktivt och medveten process avrevideringavexisterandeuppfattningar (“unlearning”) vilketärsvårt!

34. TILLÄMPNING AV VETENSKAPLIG KUNSKAP Forskningens övergripande mål är att vinna ny kunskap för att vi skall förstå den värld vi lever i och för att om möjligt förändra den till det bättre.

35. TILLÄMPNING AV VETENSKAPLIG KUNSKAP Forskningens teoretiska resultat ger: • generell och ofta formell förståelse av fenomen • deskriptiv / prediktiv förståelse och modeller • problemspecifik information • målsättningar, (normativa) värderingar

36. TILLÄMPNING AV VETENSKAPLIG KUNSKAPPraktiska forskningsresultat Forskningens praktiska resultat kan ger: • nya processer och metoder för produktframtagning • nya processer och material för produkttillverkning • nya produkter (läkemedel, instrument, material, osv.)

37. KVANTITATIVA METODER • Kan ge svar på frågan om hur ofta och hur mycket. • Nomotetisk (många observationer) - Objektivitet • Syfte: Generalisera, testa teorier • Metod: Standardiserad strukturerad intervju, enkätformulär, frekvensmätning.

38. KVANTITATIVA METODER • Resultat: Beskrivande frekvenstabeller, hypoteser och/eller förklaringar av statistiska samband. • Bedömning:Validitet – Har man undersökt rätt sak? Reliabilitet – Har man gjort undersökningen (mätningen) på rätt sätt? Kan den göras om av någon annan?

39. ANVÄNDNING AV KVANTITATIVA METODER • Man söker kunskap som gäller för hela populationen, och populationen är för stor för att kunna observeras i sin helhet. • Man vill kunna ställa upp en modell för beräkningar. • Man vill kunna avgöra om eventuella samband man observerar bara är slumpmässiga.

40. FÖRDELAR MED KVANTITATIVA METODER • Välutvecklad arsenal av metoder finns att tillgå (t.ex. statistik). • Generaliserbarheten lättare att avgöra. • Man kan kvantifiera, räkna, förutsäga/predicera, testa och förkasta. • Man kan säga något om i vilken mån man kan lita på resultaten, så länge som man håller sig inom samma population.

41. NACKDELAR MED KVANTITATIVA METODER • Alla variabler kan inte kvantifieras • Grundantaganden kan vara ganska restriktiva. • Kan vara kostsamma, i möda och pengar - man behöver ibland ett mycket stort antal observationer.

42. KVALITATIVA METODER • Kan ge svar på frågan om hur och varför. • Ideografiska (många aspekter) – Subjektiva. • Syfte: förstå/tolka, förklara det enskilda fallet. • Metod: observation, intervju, tolkande textanalys, fallstudier. • Resultat: Identifikation av teman, strukturer och dold mening. • Bedömning: Öppenhet beträffande värderingar och utgångspunkter.

43. ANVÄNDNING AV KVALITATIVA METODER • Man är ute efter att generera hypoteser snarare än för att testa dem. • Man är ute efter att observera svårkvantifierbara fenomen och följaktligen inte att bygga numeriska modeller.

44. FÖRDELAR MED KVALITATIVA METODER • Man får annan typ information än med kvantitativa, och kan tackla andra slags frågor. • Ger möjlighet till "subjektiv förståelse”. • Kan, ibland, vara mindre resurskrävande. • Man behöver inte låta sig styras av de grundantaganden som måste göras för att statistisk generalisering skall vara giltig.

45. NACKDELAR MED KVALITATIVA METODER • Alltid problematiskt i vilken mån resultaten från t ex en fallstudie kan generaliseras. • Objektiviteten kan lättare bli ifrågasatt. • Man är, metodologiskt, på "svagare is”. • Kan vara resurskrävande på sitt sätt.

46. VETENSKAP, FAKTA OCH METOD (1) • Vetenskap är ett resultat av en mängd aktiviteter som pågår inom olika forskarsamhällen. • Vetenskap förutsätter ett specifikt (”vetenskapligt”) förhållningssätt för att etablera sanna uppfattningar och accepterad metodologi. • Innefattar ett sökande efter mönster och samband.

47. VETENSKAP, FAKTA OCH METOD (2) • Vetenskapliga/forskningsresultat måste kunna reproduceras/repeteras. • Vetenskapliga resultat är temporära och måste kunna omprövas. Motsatsen är dogmatism (orubblig tro).

48. PROBLEMFORMULERING • Avgränsning • Hypotesformulering • Frågehypoteser • Nollhypoteser • Riktningshypoteser • Datainhämtning/Databildning

49. DATATYPER - KÄLLOR • Experimentella data • Egna iakttagelser • Sekundära iakttagelser • Forskningsresultat • Officiell statistik • Allmän litteratur • Intervjuer • Simuleringar

50. BEDÖMNING AV BASFAKTA • Vilken är källan? • Vad är fakta och vad är värderingar? Vilka fakta är underbyggda? Hur? Granska alla påståenden! • Vad har utelämnats? Vilka är de tänkbara orsakerna till utelämnandet? Fakta talar aldrig för sig själva. De måste tolkas!